Преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в напряжение

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 1960662(22) Заявлено 16.02. 81 (21) 3249036/18-21с присоединением заявки М 9 151)М Кп з С 01 К 27/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 23,09,82, Бюллетень ЙВ 35 РЗ УДК 621. 317. .33(088.8) Дата опубликования описания 23.09.82(71) Заявитель Пензенский политехнический институт(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ В НАПРЯЖЕНИЕ 15 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано при построениипреобразователей параметров МДП структур,. биологических объектов,Известен преобразователь парамет.ров трехэлементных двухполвсникон,выполненный на нескольких контурахуравновешивания 1 ).10НедостаткаМи данного устройстваявляются низкое быстродействие исложность в исполнении.Наиболее близким техническим решением к изобретению. является преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в код, содержащий генератор пилообразного напряжения, исследуемый.двухполюсник,усилитель постоянного тока, опорный.резистор, преобразователь мгновенного значения напряжения в код, дифференциатор, узел измерения постоянной времени, в состав котороговходят дифференциатор, схемы сравнения, источник опорных постоянных . 25напряжений, триггер, преобразователь,временного интервала в код, узелзадержки, ключи, устройство перемножения кодов, функциональный преобразователь напряжения в код 2 1. ЗО 2Недостатком известного преобразо" вателя является достаточно высокая погрешность измерения параметра С, обусловленная тем, что о значении параметра судят по мгновенному значению выходного напряжения усилителя постоянного тока, изменяющегося скачкообразно, а на качество измерений подобного рода оказывает сильное влияние "дрожание" момента запуска стробирующего импульса, вызываемого различными факторами.Целью изобретения является повышение точности преобразования параметров трехэлементных двухполюсников.Указанная цель достигается тем, что в преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в напряжение, содержащий исследуемый двухполюсник; включенный между вы,ходом формирователя опорного напряжения и входом усилителя постоянно- того тока, в цепь обратной связи которого включен опорный элемент, а выход соединен с входом узла измерения постоянной времени и узел задержки, дополнительно введены блок выборки и хранения, два вычитающих усилителя, масштабирующий преобраэователь, делитель напряжений, регистрирующий блок причем выход усилителя постоянного тока соединен с входом блока выборки и хранения, а также с одними входами первого и второго вычитающих усилителей, вы ход последнего ченч масштабирующий преобразователь соединен с другим ,входом первого вычитающего усилителя, с первым входом регистрирующего блока и одним входом делителя напря жений, выход которого соединен с третьим входом регистрирующего блока, второй вход которого соединен с выходом первого вычитающего усилителя, один выход узла измерения постоянной времени соединен с первым управляющим входом блока выборки и хранения, выход которой соединен с другим входом второго вычитающего усилителя, выход формирователя опорного напряжения соединен со вторым управляющим входом блока выборки и хранения, через узел задержки - с управляющим входом регистрирующего блока, а так- же с управляющим входом узла измерения постоянной времени, другой выход которого соединен с другим входом, делителя напряжений.На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема преобразователя; на Фиг. 2 - временные диаграммы, З 0 поясняющие его работу.Преобразователь содержит формирователь 1 опорного напряжения, исследуемый двухполюсник 2, усилитель 3 постоянного тока, опорный 35 конденсатор 4 (Со ), узел 5 измере- ния постоянной времени, блок б выборки и хранения, первый и второй вычитающие усилители 7 и 8, масщтабирующий преобразователь 9, делитель 40 10 напряжений, регистрирующий блок 11, узел 12 задержки.ПреобразОватель работает следую-щим образом.По сигналу "Пуск" запускается Формирователь 1 опорного напряжения, который вырабатывает двухполярное импульсное напряжение Оо прямоугольной формы (Фиг. 2 а).50Выходное напряжение усилителя 3 постоянного тока (фиг. 2 б), обусловленное подачей скачка постоянного напряжения, связано с параметрами ис следуемого двухполюоника 2 следующим образом.Оо Ст + ОоСС (ЙС 1)3 = С 0 Сгде С,С 1,В - параметры исследуемого двухполюсника 2.Напряжение О поступает на вход узла 5 измерения постоянной времени, в функции которого входят формирование синхронного с моментом подачи напряжения Оо, интервала времени 65 равного постоянной времени исследуемого двухполюсника 2(дс,= с ) (фиг. 2 в), и напряжения, пропорционального С.Импульс длительностью дь- с выхода узла 5 измерения постоянной времени постурает на первый управляющий вход блока 6 выборки и хранения, которая осуществляет операцию выборки и хранения значения напряжения О э(й) в момент окончания импульсаТаким образом, блок б выборки и хранения запоминает напряжение (Фиг. 2 б)(т) ЯС 1 + уС 2. 0 632С 0 СоСброс блока б выборки и хранения осуществляется в момент смены знака напряжения Оо, которое поступает на второй управляющий вход блока б выборки и хранения с выхода Формирователя 1 опорного напряжения.Напряжение О( с) поступает на один из входов второго вычитающего .усилителя 8, на другой вход которого поступает напряжение О (й)Начиная с момента времени этсстф 5+6)С, .т.е. после окончанйя переходного процесса в измерительной схеме, выходное напряжение второго вычитающего усилителя 8 равноО 8(тст) =0368ОоСС.НапРЯжение О 8( сст) после пРохождения масштабирующего преобразователя 9, коэффициент передачи которого ра вен К 9= 2,71, становится равнымОоС 1 9 9 8 зст Со и поступает на один из входов первого вычитающего усилителя 7, на другой вход которого поступает выходное напряжение усилителя 3 постоянного тока,Выходное напряжение первого вычитающего усилителя 7, начиная с момента времени ст равноОт(ч т)Оосс СНапряжение, пропорциональное параметру й, получается:в результатеоперации деления напряжения, пропорционального КС, вырабатываемого уз-.лом 5 измерения постоянной времени,на напряжение, пропорциональное параметруСОперация деления осуществляется при помощи делителя 10 напряжений.апряжения О О О пропорциональные соответственно параметрам С, С, В, поступают на регистрирующий блок 11 и регистрируются последнимпо команде узла 12 задержки, который вырабатывает управляюций импульс с в момент времени с (с). Использование преобразователя, основанного на измерении выходного напряжения измерительной схеми не в мзмент подачи воздействия, когда крутизнаэкспоненциальной составляющей максимальна, а в момент времени, равный г, т.е. когда крутизна экспоненциального напряжения в 2,7 раза меньше, позволяет при том же времени стробироэания уменьшить погрешность измерения, обусловленную эффектом фдрожания" стробирующего импульса, в 2, 8 раза.Ввиду того, что исключается зависимость времени стробирования от длительности фронта выходного напряжения измерительной схемы, становится возможным до известных пределов уменьшить время стробирования, что также позволит уменьшить влияние эффекта "дрожания"При измерении выходного напряжения измерительной схемы в момент времени, равный 2 , влияние эффекта "дрожанияф стробирующего .импульса снизится соответственно в 7,4 раза, а коэффициент передачи масштабирующего преобразователя при этом следует взять равным К = 7,38.Коэффициент передачи масштабирующего преобразователя 9 можно выставлять не с точностью до сотых долей а с точностью до десятых, что более удобно при юстировке, но при этом операцию выборки необходимо осуществлять в момент времени, смеценный относительнона соответствующую величину.В этом случае импульс ь снеобходимо заполнить импульсами тактовой частоты и подать на вход счетчика импульсов коэффициент счета которого выбран, исходя из значения коэффициента передачи масштабирующего преобразователя.Выходной импульс счетчика импульсов является управляющим импульсов для схеьы выборки и хранения. Формула изобретения Преобразователь параметров трех элементных двухполюсников в напряжение, содержащий исследуемый двух 5 полюсник, включенный между выходомформирователя опорного напряженияи входом усилителя постоянного тока, э цепь обратной связи которого включен опорный элемент, а вы 10 ход соединен с входом узла измерения постоянной времени, узел задержки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точностипреобразования, в него дополнительно введен блок выборки и хранения,два вычитающих усилителя, масштабирующий преобразователь, делительнапряжениЯ, регистрирующий блок,причем выход усилителя постоянноготока соединен с входом блока эыборки и хранения, а также с однимивходами первого и второго вычитающих усилителей, выход последнегочерез масштабирующий преобразователь соединен с другим входом первого вычитающего усилителя, с первым входом регистрирующего блока иодним входом делителя напряжений,выход которого соединен с третьимвходом регистрирующего блока, втоЗО рой вход которого соединен с выходом первого вычитающего усилителя,один выход узла измерения постоянной времени соединен .с первым уп.равляюцим входом блока выборки и35 хранения, выход которого соединенс другим входом второго вычитающего усилителя, выход формирователяопорного напряжения соединен с вторым управляющим входом блока вы 1 О борки и хранения, через узел задержки - с управляющим входом регистрирующего блока, а также с управляющимвходом узла измерения постояннойвремени, другой выход которого сое 45 динен с другим входом делителя напряжений.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 566205, кл. С 01 й 27/26,кл. Н 03 К 13/20, 26.02.76.2. Авторское свидетельство СССРР 490266, кл.:Н 03 К 13/20, 23077960662 фиг,Составитель Л. СотниковаН. Пушненкова Техред М.Коштура Корректор А. Фере н е ак 1ВН Заказ 725 1130 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,Тираж 717ИПИ Государственногопо делам изобретенийМосква, Ж, Раушс Подпиомитета СССРоткрытийая наб , д.4/5